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【摘 要】：本文主要讲述了轻钢结构单层工业厂房常用的设计方法以及常用的结构体系，并且结合实际工程提出了轻钢结构单层工业厂房设计的重点以及构件设计的要领，简要地分析了厂房设计中比较容易出现的问题及其改善方法，也希望对结构厂房的设计具有一定的参考价值。
【关键词】：轻钢结构、设计、门式钢架
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
引言：轻钢结构是目前在世界范围内应用及发展速度最快的建筑结构形式，轻钢结构具有材质均匀、自重比较轻、建筑造型美观、钢材用料少、建筑造型美观、制造简单、对环境污染小、建筑造型美观、施工速度相对快、工程造价低廉、抗震性能好多种优点，在公共建筑、工业建筑和住宅建筑中受到广泛应用。自从改革开放以后，伴随着我国工业化进程的不断发展，轻钢结构的应用发展十分快，越来越多的人愿意采用轻钢结构建筑厂房。本文把轻钢结构领域遇到的诸多问题进行简单的分析及探讨，并提出与之对应的看法和相应的设计处理办法。
一、 轻钢结构单层厂房设计的要点
（一）结构体系
（1）门式刚架分为多跨、双跨、单跨和带毗屋等的以及带挑檐等多种结构。纵向温度区段长度小于300m，横向温度区段小于150m，所以本工程不必设置分割线。屋面采用轻质材料如夹芯板、压型钢板等代替传统相对笨重的预制钢筋混凝土屋面板，并且采用轻型墙。如图
（2）在轻型钢结构工业建筑的结构领域当中，屋面常应用有檩体系，檩条之间的距离为1．5 m；外墙大多采用的是墙梁体系，墙梁之间的距离在 1．5 m～2．1 m左右，墙面板采用夹芯板或者压型钢板，墙梁最好用高频焊接薄壁H型钢或者冷弯c型钢。为保证主体刚架梁下翼缘与主体刚架柱内侧的翼缘平面外的稳定性，可以采用在墙梁和刚架柱内侧翼缘或者刚架梁下翼缘檩条之间设置的隅撑的方法。在主体刚架之间的水平支撑才下可选择张紧的角钢或者圆钢。
（3）根据实际跨度、高度以及荷载能力的不同，门式刚架的梁柱可以选择用等截面或变截面焊接工字形钢或直接选用成品的H型钢截面。当单层厂房中拥有桥式起重机情况下，柱截面应该采用等截面构件。
（4）轻钢结构在刚架柱的柱脚和钢筋混凝土基础与工业建筑刚架柱基础衔接是可按铰链接或者刚链接，如果厂房内有桥式起重机时就按刚链接衔接，其余的情况就用铰链接衔接。门式刚架承重结构体系的檁条(或墙梁)、刚架和压型钢 板之间则采用稳定的连接与支撑相互依靠。
二、结构设计
（一）房屋结构设计中必须要了解的问题是怎样结合工艺规范对柱网的平面设计．以前我国和俄罗斯习惯上将柱距模数值设为3m(常用的长度有3m，6m等)，而这实际上是完全照搬了预制钢筋混凝土房屋建筑的模数制。对于门式钢架轻钢结构能否适用之，目前还没有人对此做权威性的研究，对于一般的厂房来说，经过设计用钢量确定的最优柱距是6～8m左右。然而对其它吊车吨位及跨度的情况，最优柱距是在不断改变的。于此同时，我们可以计算出这样的结论，在没有吊车时，不但总用钢量减少很多(因为吊车钢梁占了很大一部分)，而且最优柱距也发生了改变，并且还有加长的趋势，综上所述，最优柱距在8-9米左右。而且不合适的柱距会导致用钢量标准增加，这也会在无形之中提高部分造价，最终导致厂房建设成本过高。
(二)由于没有吊车荷载或因为吊车荷载比较小，当钢筋混凝土柱轻型屋架钢结构厂房小于50m时，假设纵向安装有钢筋混凝土梁，并且梁柱按照框架结构进行了准确计算并应用了相应的构造防范措施，这样房屋纵向就可以不安装柱间支撑，原因是钢筋混凝土框架是非常好的抗侧力结构框架。
(三) 屋架与抗风柱必须有结实的连接。屋架与抗风柱的上下弦之间也需有结实的连接点，而对于变截面的抗风柱，屋架下弦必须安装有效连接。 (四)为了加强屋顶系统的刚度，改善屋盖的整体性，所有檐口和屋脊处应全部安装双檩条，屋脊的强度则更为重要，原因是屋脊处的双檩条在必要的时候还代替刚性系杆。
(五) 因为运输条件和施工条件的限制，对于门式刚架采用H型刚斜梁，可以把斜梁拆分为几个单元构件，单元构件自身应用焊接。必须注意的是单元构件之间的节点位置最好选择在刚架内力比较小的地方。有些设计人员在设计过程中忽视了这个问题，总是把节点位置安装在刚架的正中或两端，这样的做法提高了连接节点的造价及设计难度，是不能采用的。
三 、结构布置
（一）屋面结构平面布置
单层厂房轻刚结构建筑物伸缩缝的设计与布置：当厂房的纵向长度不少于300 m，宽度不少于150 m时有必要布置温度伸缩缝。一般伸缩缝有两种做法：为了让结构有充足的伸缩空间，檩条连接处的螺栓孔设置双排柱或采用椭圆形孔洞；柱与吊车梁之间的连接处应当使用椭圆孔。屋面檩条的设置，必须考虑到采光带、通风屋脊、天窗等因素的影响，屋面檩条与压型钢板厚度之间的距离须按照计算之后再确认。单层厂房构件的平面布置较规则，它主要与构件的型号有关，一旦构件选定，平面布置即可确定，具体布置详见下表。
（二）墙面墙梁布置
单层厂房轻刚结构的墙面和墙梁的安置，要根据门窗的实际位置以及大小来确定墙梁的位置是否合理，如果还需要装雨篷、挑檐时还应当增加设置墙梁的构件等。计算后确定墙梁的规格尺寸，与此同时，还要考虑墙面板的尺寸将山墙内侧第一排柱中心线内移，并将端部屋面板做成一端伸臂板如（图 3）。最后，由于考虑到房屋的美观性，最好在主刚架柱的外侧设墙面梁。
（三）支撑布置
竖向柱问间支撑以及横向水平支撑可以增强刚架的全面刚度，还可以使用凝土矩形梁脱开，能起到稳固钢筋混凝土矩形梁和加强粘钢的效果。厂房结构必须有完整的支撑体系从而形成有效的传力途径，首先要设置屋面横向水平支撑，屋面横向水平支撑可以加强屋面的刚度，以保证屋面梁的侧向稳定性，从而将抗风柱作用于屋面梁的风荷载通过支撑传至柱顶。与此同时，在横向交叉支撑之间必须设置剐性压杆以形成传递水平力的几何不变体系。然后应在柱顶，刚架以及屋脊的转折处设通长系杆，当刚架梁上和抗风柱翼缘连接时，在相应位置的端跨设置刚性压杆，以传递抗风柱传来的力。如果设有带驾驶室并且起重量大于15吨桥式吊车的跨间，最好在屋盖两侧设置纵向水平支撑，它可以把吊车荷载产生的柱顶横向荷载分布到相邻的刚架柱，从而提高厂房的整体刚度。柱间支撑应与屋面横向水平支撑相协调，大多设在同一跨度，形成一个几何稳定的支撑体系。屋面纵向支撑应最大程度上同横向支撑形成封闭的支撑系统，就能加强整个厂房的刚度。对于轻型钢结构厂房、就必须在刚架梁下翼缘受压处设置隅撑，确保刚架梁的侧向稳定性并且作为刚架梁的平面外支撑点。
四、构造措施
(1)为了确保建筑结构在风吸力的作用下的具有整体的稳定性，一般在檩条之间安装拉条。设计计算中已经考虑拉条的作用但在施工图拉条布置不当或者忽略了安装拉条都会导致檩条失稳从而被破坏。标准的拉条安装位置是依照计算结果在檩条周围翼缘的附近。
(2)为确保梁柱构件整体稳定，安装隅撑是重要的措施，隅撑之间的距离是经过计算与测量确定的，大小规格标准也必须经过计算加以确定。如果因为其他条件不能安装隅撑，必须采用安全、可靠的措施以保证梁柱翼缘不会因失去稳顶而导致屈曲，不然就会存在安全隐患。
结束语：
根据有限的分析就可以看出，粘钢加固明显增强了钢筋混凝土矩形梁的承压的能力。本篇文章算例中的钢筋混凝土矩形梁加固之前和后上缘钢筋应力全都能达到屈服，则证明此钢筋混凝土矩形梁加固前、后都为少筋梁。使用实体单元模拟结构胶层就可以基本反映结构内部的受力情况。
参考文献：
汪一骏．轻型刚结构设计手册口咽．北京：中国建筑工业出版社，2004．
GB 502050-2001.钢结构工程施工质量验收规范
【1]CECS102：2002．门式刚架轻型房屋刚结构技术规程 北京：中国计划出版社，2003．
【关键词】：轻钢结构、设计、门式钢架
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
引言：轻钢结构是目前在世界范围内应用及发展速度最快的建筑结构形式，轻钢结构具有材质均匀、自重比较轻、建筑造型美观、钢材用料少、建筑造型美观、制造简单、对环境污染小、建筑造型美观、施工速度相对快、工程造价低廉、抗震性能好多种优点，在公共建筑、工业建筑和住宅建筑中受到广泛应用。自从改革开放以后，伴随着我国工业化进程的不断发展，轻钢结构的应用发展十分快，越来越多的人愿意采用轻钢结构建筑厂房。本文把轻钢结构领域遇到的诸多问题进行简单的分析及探讨，并提出与之对应的看法和相应的设计处理办法。
一、 轻钢结构单层厂房设计的要点
（一）结构体系
（1）门式刚架分为多跨、双跨、单跨和带毗屋等的以及带挑檐等多种结构。纵向温度区段长度小于300m，横向温度区段小于150m，所以本工程不必设置分割线。屋面采用轻质材料如夹芯板、压型钢板等代替传统相对笨重的预制钢筋混凝土屋面板，并且采用轻型墙。如图
（2）在轻型钢结构工业建筑的结构领域当中，屋面常应用有檩体系，檩条之间的距离为1．5 m；外墙大多采用的是墙梁体系，墙梁之间的距离在 1．5 m～2．1 m左右，墙面板采用夹芯板或者压型钢板，墙梁最好用高频焊接薄壁H型钢或者冷弯c型钢。为保证主体刚架梁下翼缘与主体刚架柱内侧的翼缘平面外的稳定性，可以采用在墙梁和刚架柱内侧翼缘或者刚架梁下翼缘檩条之间设置的隅撑的方法。在主体刚架之间的水平支撑才下可选择张紧的角钢或者圆钢。
（3）根据实际跨度、高度以及荷载能力的不同，门式刚架的梁柱可以选择用等截面或变截面焊接工字形钢或直接选用成品的H型钢截面。当单层厂房中拥有桥式起重机情况下，柱截面应该采用等截面构件。
（4）轻钢结构在刚架柱的柱脚和钢筋混凝土基础与工业建筑刚架柱基础衔接是可按铰链接或者刚链接，如果厂房内有桥式起重机时就按刚链接衔接，其余的情况就用铰链接衔接。门式刚架承重结构体系的檁条(或墙梁)、刚架和压型钢 板之间则采用稳定的连接与支撑相互依靠。
二、结构设计
（一）房屋结构设计中必须要了解的问题是怎样结合工艺规范对柱网的平面设计．以前我国和俄罗斯习惯上将柱距模数值设为3m(常用的长度有3m，6m等)，而这实际上是完全照搬了预制钢筋混凝土房屋建筑的模数制。对于门式钢架轻钢结构能否适用之，目前还没有人对此做权威性的研究，对于一般的厂房来说，经过设计用钢量确定的最优柱距是6～8m左右。然而对其它吊车吨位及跨度的情况，最优柱距是在不断改变的。于此同时，我们可以计算出这样的结论，在没有吊车时，不但总用钢量减少很多(因为吊车钢梁占了很大一部分)，而且最优柱距也发生了改变，并且还有加长的趋势，综上所述，最优柱距在8-9米左右。而且不合适的柱距会导致用钢量标准增加，这也会在无形之中提高部分造价，最终导致厂房建设成本过高。
(二)由于没有吊车荷载或因为吊车荷载比较小，当钢筋混凝土柱轻型屋架钢结构厂房小于50m时，假设纵向安装有钢筋混凝土梁，并且梁柱按照框架结构进行了准确计算并应用了相应的构造防范措施，这样房屋纵向就可以不安装柱间支撑，原因是钢筋混凝土框架是非常好的抗侧力结构框架。
(三) 屋架与抗风柱必须有结实的连接。屋架与抗风柱的上下弦之间也需有结实的连接点，而对于变截面的抗风柱，屋架下弦必须安装有效连接。 (四)为了加强屋顶系统的刚度，改善屋盖的整体性，所有檐口和屋脊处应全部安装双檩条，屋脊的强度则更为重要，原因是屋脊处的双檩条在必要的时候还代替刚性系杆。
(五) 因为运输条件和施工条件的限制，对于门式刚架采用H型刚斜梁，可以把斜梁拆分为几个单元构件，单元构件自身应用焊接。必须注意的是单元构件之间的节点位置最好选择在刚架内力比较小的地方。有些设计人员在设计过程中忽视了这个问题，总是把节点位置安装在刚架的正中或两端，这样的做法提高了连接节点的造价及设计难度，是不能采用的。
三 、结构布置
（一）屋面结构平面布置
单层厂房轻刚结构建筑物伸缩缝的设计与布置：当厂房的纵向长度不少于300 m，宽度不少于150 m时有必要布置温度伸缩缝。一般伸缩缝有两种做法：为了让结构有充足的伸缩空间，檩条连接处的螺栓孔设置双排柱或采用椭圆形孔洞；柱与吊车梁之间的连接处应当使用椭圆孔。屋面檩条的设置，必须考虑到采光带、通风屋脊、天窗等因素的影响，屋面檩条与压型钢板厚度之间的距离须按照计算之后再确认。单层厂房构件的平面布置较规则，它主要与构件的型号有关，一旦构件选定，平面布置即可确定，具体布置详见下表。
（二）墙面墙梁布置
单层厂房轻刚结构的墙面和墙梁的安置，要根据门窗的实际位置以及大小来确定墙梁的位置是否合理，如果还需要装雨篷、挑檐时还应当增加设置墙梁的构件等。计算后确定墙梁的规格尺寸，与此同时，还要考虑墙面板的尺寸将山墙内侧第一排柱中心线内移，并将端部屋面板做成一端伸臂板如（图 3）。最后，由于考虑到房屋的美观性，最好在主刚架柱的外侧设墙面梁。
（三）支撑布置
竖向柱问间支撑以及横向水平支撑可以增强刚架的全面刚度，还可以使用凝土矩形梁脱开，能起到稳固钢筋混凝土矩形梁和加强粘钢的效果。厂房结构必须有完整的支撑体系从而形成有效的传力途径，首先要设置屋面横向水平支撑，屋面横向水平支撑可以加强屋面的刚度，以保证屋面梁的侧向稳定性，从而将抗风柱作用于屋面梁的风荷载通过支撑传至柱顶。与此同时，在横向交叉支撑之间必须设置剐性压杆以形成传递水平力的几何不变体系。然后应在柱顶，刚架以及屋脊的转折处设通长系杆，当刚架梁上和抗风柱翼缘连接时，在相应位置的端跨设置刚性压杆，以传递抗风柱传来的力。如果设有带驾驶室并且起重量大于15吨桥式吊车的跨间，最好在屋盖两侧设置纵向水平支撑，它可以把吊车荷载产生的柱顶横向荷载分布到相邻的刚架柱，从而提高厂房的整体刚度。柱间支撑应与屋面横向水平支撑相协调，大多设在同一跨度，形成一个几何稳定的支撑体系。屋面纵向支撑应最大程度上同横向支撑形成封闭的支撑系统，就能加强整个厂房的刚度。对于轻型钢结构厂房、就必须在刚架梁下翼缘受压处设置隅撑，确保刚架梁的侧向稳定性并且作为刚架梁的平面外支撑点。
四、构造措施
(1)为了确保建筑结构在风吸力的作用下的具有整体的稳定性，一般在檩条之间安装拉条。设计计算中已经考虑拉条的作用但在施工图拉条布置不当或者忽略了安装拉条都会导致檩条失稳从而被破坏。标准的拉条安装位置是依照计算结果在檩条周围翼缘的附近。
(2)为确保梁柱构件整体稳定，安装隅撑是重要的措施，隅撑之间的距离是经过计算与测量确定的，大小规格标准也必须经过计算加以确定。如果因为其他条件不能安装隅撑，必须采用安全、可靠的措施以保证梁柱翼缘不会因失去稳顶而导致屈曲，不然就会存在安全隐患。
结束语：
根据有限的分析就可以看出，粘钢加固明显增强了钢筋混凝土矩形梁的承压的能力。本篇文章算例中的钢筋混凝土矩形梁加固之前和后上缘钢筋应力全都能达到屈服，则证明此钢筋混凝土矩形梁加固前、后都为少筋梁。使用实体单元模拟结构胶层就可以基本反映结构内部的受力情况。
参考文献：
汪一骏．轻型刚结构设计手册口咽．北京：中国建筑工业出版社，2004．
GB 502050-2001.钢结构工程施工质量验收规范
【1]CECS102：2002．门式刚架轻型房屋刚结构技术规程 北京：中国计划出版社，2003．